晶体二极管是一种由P型和N型半导体形成的pn结组成的单向导电的两端元器件。在界面两侧形成空间电荷层,并产生自建电场。它目前所具有的方向性,就是我们通常所说的矫正。
当没有外加电压时,自建电场引起的漂移电流等于pn结两侧载流子浓度差引起的扩散电流,达到电平衡状态。当外加直流偏置时,自建电场与外加电场的相互抑制使载流子扩散电流增大,产生正向电流。当施加外部反向偏置时,自建电场和外部电场变强,在一定的电压范围内形成与反向偏置值无关的反向饱和电流。当反向电压达到一定水平时,pn结空间电荷层中的电场强度将达到一个临界值,载流子倍增和大量电子空穴对的产生将产生较大的反向电压值。方向击穿电流,这就是经常提到的二极管击穿现象。
根据这种反向击穿原理,可分为雪崩击穿和齐纳击穿两种类型。当反向电压增加到较大值时,所施加的电场增加了电子的漂移速度,使它们与共价键中的价电子发生碰撞。价电子脱离共价键,生成新的电子。空穴对被电场加速并与其他价电子碰撞。这时,载流子雪崩增加,导致电流急剧增加。这种击穿现象称为雪崩击穿。
在高掺杂浓度的条件下,由于势垒区的反向电压大,宽度小,势垒区的共价键结构被破坏,导致价电子的脱离和电子—空穴对的产生,导致电流急剧增加。增加,这种击穿现象称为齐纳击穿。如果掺杂浓度低,势垒区的宽度是宽的,齐纳击穿是不太可能发生的。无论击穿类型如何,如果不限制电流,PN结可能会发生永久性损坏。